Každý majitel venkovského domu stojí před tak důležitou otázkou, jako je zajištění dodávky tepla do všech obytných místností. V současné době nabízejí různí výrobci své vlastní možnosti pro individuální vytápění soukromých chat mimo město. Novinkou v této oblasti je geotermální vytápění. Většina majitelů domů se samozřejmě domnívá, že takový pohodlný a ekonomický systém zásobování teplem lze instalovat pouze v oblastech, kde jsou gejzíry, vulkanické formace a prameny horké vody. Moderní instalace tohoto typu jsou schopny úspěšně fungovat v mírných zeměpisných šířkách s teplými zdroji při nízkých teplotách.
Metody získávání přírodní tepelné energie
Tepelná čerpadla země-zdroj se liší ve způsobu, jakým odebírají teplo:
- Zařízení využívající teplo hluboké podzemní vody, horké gejzíry atd.
- Systémy, které zahrnují nemrznoucí nádrž instalovanou v zemi v hloubce 75 metrů. Ohřev z útrob Země je zajištěn přirozeným ohřevem nádrže nemrznoucí směsí; Výsledkem je, že chladivo procházející výměníkem tepla vydává přijaté teplo a vrací se do nádoby.
- Geotermální okruh je položen podél dna nádrže, která je přirozeným akumulátorem tepla. V takovém případě musíte počítat s tím, že nádrž může v zimě úplně zamrznout.
Typy tepelných čerpadel země
Vytápění domu energií Země vyžaduje rozsáhlou instalaci systému, ale je to ekologický způsob, jak získat téměř bezplatnou tepelnou energii. K vytápění domu budete potřebovat malé množství elektřiny potřebné k fungování systému.
Typy a vzory
Pokud se rozhodnete instalovat vytápění ze země, měli byste věnovat pozornost odrůdám. Typy geotermálního vytápění se liší především typem výměníku tepla, jehož výběr závisí na objektivních faktorech.
Lze použít tři typy výměníků tepla v závislosti na vlastnostech konkrétní oblasti a vlastnostech místa, kde se dům nachází.
Prvním typem je horizontální výměník tepla, jehož instalace předpokládá přítomnost volného pozemku hned vedle domu. Chcete-li tedy vytápět dům o rozloze 100 metrů čtverečních, budete potřebovat alespoň 300 metrů čtverečních půdy. Je nutné položit potrubí do zákopů, které mají hloubku pod bodem mrazu půdy.
Druhým typem je vertikální výměník tepla, jehož použití nevyžaduje další terén a nepoškozuje krajinu území dvorku. Tento typ předpokládá prohloubení speciálních sond do jamek vytvořených pomocí vrtacího zařízení a majících parametry: hloubku 100 - 150 m, průměr 100 - 150 mm.
Třetí typ je tvořen výměníky tepla instalovanými ve vodě, což je nejekonomičtější varianta ve srovnání s nákladnými instalačními technologiemi předchozích systémů. Je pravda, že předpokladem pro instalaci takového vytápění je přítomnost nádrže poblíž (ne více než 100 m).
Současně budou potrubí výměníku tepla položena na dně nádrže a budou moci využívat energii vodního tepla pro topný systém. Instalační hloubka potrubí by měla být nejméně 2,5 - 3 m s plochou nádrže 200 m2.
Jak vidíte, každý typ geotermálního systému má své vlastní vlastnosti, které mají přímý dopad na výběr konkrétní možnosti.Pokud se tedy v blízkosti domu nachází nádrž, měli byste dát přednost třetímu typu, který je považován za nejvýnosnější z hlediska snadnosti instalace a finančních nákladů.
Pokud je v blízkosti domu dostatek nezastavěného pozemku, může být nainstalován vodorovný výměník tepla. Ale volba ve prospěch vertikálního typu bude od vás vyžadovat hmatatelné hotovostní náklady a složité vrtací operace.
Výhody tohoto typu systému
Zvažme řadu funkcí:
- vysoká účinnost potvrzená vysokou mírou účinnosti a rychlá návratnost nákladů;
- neomezené zásoby tepelné energie Země;
- není třeba vytvářet a ukládat zásoby paliva, jako při použití tradičního vytápění;
- samostatnost práce bez kontroly a zásahů zvenčí;
- bezpečnost a šetrnost k životnímu prostředí, s výjimkou použití uhlíku a hořlavých prvků;
- schopnost nezávisle vybrat typ systému, zakoupit jeho prvky a instalaci.
Výběrem topného systému založeného na tepelném čerpadle země zdroj můžete získat nevyčerpatelný spolehlivý a efektivní zdroj tepla po mnoho desetiletí.
Viz také: Chcete koupit novou budovu v Sestroretsku? Vynikající a stylové ubytování v moderních rezidenčních komplexech za přijatelné ceny.
Principy fungování geotermálního vytápění
Vytápění ze zemské energie se úspěšně používá v různých klimatických pásmech: systémy jsou schopné provozu v jižních i severních oblastech.
V průběhu svého provozu využívá geotermální zařízení takové fyzikální vlastnosti některých tekutin, jako je schopnost odpařovat se, což vede k ochlazení povrchu. Právě tento jev je základem činnosti chladicích zařízení.
Principem činnosti geotermálního vytápění je reverzní proces chlazení. Takto fungují klimatizace, která jsou schopna nejen chlazení, ale také ohřívání vzduchu v místnosti.
Jak funguje tepelné čerpadlo
Klimatizační jednotky však mají omezenou funkčnost - nemohou fungovat při teplotách pod -5 ° C. A geotermální systém je schopen zajistit vytápění domu bez ohledu na teplotu vzduchu na povrchu. To je způsobeno skutečností, že v prostředí, ze kterého odebírá tepelnou energii, jsou přirozeně udržovány stabilní teplotní podmínky.
Funkční vlastnosti systému
Princip činnosti a funkční vlastnosti systému geotermálního vytápění doma jsou v následujících krocích:
- Řešení ve vnějším okruhu získává dodatečné vytápění v zemi přibližně o 5 stupňů. Jeho konečná teplota může být kolem 3.
- Po vstupu do tepelného výměníku čerpadla přenáší řešení svou i malou energii na freon, k čemuž je dost na odpařování. Po přechodu do plynného stavu vstupuje freon do kompresoru, kde je stlačen. Termodynamické procesy, které v tomto případě probíhají, vedou ke zvýšení teploty na 100. A již horký plyn je dodáván do výměníku tepla, kde přenáší energii na chladivo vnitřního okruhu, nejčastěji do vody. Díky vědecké práci fyziků a inženýrů byl tento proces podrobně studován a položen v základních základech fungování různých typů moderních zařízení.
- Chladicí kapalina vnitřního okruhu dosahuje teploty 50-70 ° C a vstupuje do radiátorů a potrubí. Ochlazený freon vstupuje do expanzního síta, jeho teplota a pokles tlaku na počáteční hodnoty a celý cyklus lze znovu opakovat. Řešení vnějšího obrysu se stejným způsobem přesouvá do hlubin Země pro novou část energie.
Zařízení geotermálního topného systému
Geotermie (věda o tepelném stavu Země) umožnila praktické využití tepelné energie, kterou zemská kůra přijímá z horkého magmatu ve středu planety.
Na povrchu je instalováno speciálně navržené tepelné čerpadlo pro vytápění domu a výměník tepla je namontován v zemi nebo na dně nádrže. Tepelná energie je „odčerpávána“ na povrch a umožňuje vám ohřívat chladicí kapalinu v topném okruhu domu nebo nebytového zařízení.
Jak probíhá ohřev?
Geotermální vytápění soukromého domu je nákladově efektivní možností. Používáte-li zemskou energii k vytápění domu, pak na každý kilowatt elektřiny potřebný pro provoz zařízení připadá 4 až 6 kW užitečné tepelné energie získané z útrob planety.
Ve srovnání s provozem klimatizace uvidíme, že během jejího provozu je k získání 1 kW tepelné energie zapotřebí více než 1 kW elektřiny. Je to způsobeno nevyhnutelnými ztrátami při přeměně jedné energie na druhou atd.
Je velmi ziskové vytápět obytnou budovu pomocí tepelné energie zemského interiéru, ale doba návratnosti nákladů na vybavení a instalaci bude nějakou dobu trvat.
Využití zemského tepla k vytápění domu nevyžaduje instalaci tradičního kotle na ohřev chladicí kapaliny.
V tomto případě se systém skládá ze tří komponent
:
- topný okruh - geotermální zdroj tepelné energie;
- topný okruh uvnitř domu - nízkoteplotní radiátor nebo podlaha;
- čerpací stanice - tepelné čerpadlo pro čerpání tepelné energie do topného okruhu z topného okruhu v půdě nebo pod vodou.
Geotermální topný systém lze také použít k vytápění skleníků, pomocných budov, vody v bazénu, zahradních cest atd.
Výhody a nevýhody
Geotermální energie, jejíž zásoby jsou tak velké, že pouze 1% ukryté v zemské kůře o celkové hloubce 10 km může poskytnout objem 500krát větší než všechny světové zásoby ropy a zemního plynu.
Existují čtyři hlavní typy geotermální energie:
- Jedná se o teplo Země z mělkých hloubek, které využívají tepelná čerpadla.
- Energie horké páry, vody v zemské kůře, se v současné době používá k výrobě elektřiny.
- Teplo pocházející z hlubokých vrstev bez přítomnosti vody a energie magmatu akumulované ve vulkanických zónách.
- Využití tohoto úžasného daru přírody je určeno pouze existující úrovní technologie, technologickými možnostmi a ekonomickým výpočtem.
Moderní konstrukce geotermálních topných systémů mají kladné i záporné body.
Hlavním negativním bodem jsou náklady. Ale zdá se to až v počátečním okamžiku. Všechny náklady jsou vráceny podle různých údajů za 4, 5 let. To je způsobeno skutečností, že moderní modely tepelných čerpadel používají pro svou práci mnohem méně energie než jakýkoli jiný topný systém. Při spotřebě 1 kW elektřiny je jejich výkon 5 kW.
Pozitivní body:
- Nespalují palivo a neprodukují škodlivé emise různých sloučenin do životního prostředí.
- Minimální náklady na údržbu s vysokou účinností.
- Bezpečnost životního prostředí.
- Spolehlivé protipožární vlastnosti systému.
Zařízení pro uspořádání geotermálního vytápění
Geotermální zařízení pro hluboký topný systém umožňuje akumulaci tepelné energie extrahované z prostředí a její přenos na nosič tepla ve topném okruhu.
Seznam zařízení pro vytápění teplem ze Země obsahuje
:
- Výparník. Zařízení je umístěno v hloubce a slouží k absorpci tepelné energie umístěné v geotermálních vodách nebo v půdě.
- Kondenzátor.Umožňuje nastavit teplotu nemrznoucí směsi na hodnotu požadovanou pro fungování systému.
- Tepelné čerpadlo. Zajišťuje cirkulaci nemrznoucí směsi v topném okruhu, řídí provoz geotermální instalace.
- Vyrovnávací nádrž - nádoba na sběr vyhřívané nemrznoucí směsi. Umožňuje přenášet tepelnou energii zemského interiéru na chladicí kapalinu. Nádrž, kterou prochází chladivo, je vybavena výměníkem tepla ve tvaru spirály. Po něm se pohybuje vyhřívaná nemrznoucí směs, která vydává teplo.
Schéma zařízení tepelného čerpadla
Vzhled a distribuce
Energie ze země pro vytápění se začala ve Spojených státech šířit koncem 80. let minulého století ve městech, která zažívaly těžkou krizi. Bohatí lidé se okamžitě začali zajímat o systém, kterému dal příležitost ušetřit na vytápění svých domovů. Pak začala klesat cena a začala ji používat chudší vrstva populace.
Po nějaké době se teplo země pro vytápění stalo výsadou většiny majitelů soukromých domů. V Evropě každý rok počet domácností využívajících vytápění doma zemským teplem jen roste.
Tento trend šíření geotermálního vytápění je pochopitelný. Použití zemského tepla k vytápění vám umožňuje výrazně ušetřit rodinný rozpočet, je to bezpečné a ekonomické.
Fungování geotermálního vytápění
Jeho princip fungování lze srovnat s běžnou lednicí, právě naopak. Země udržuje teplo neustále, takže může ohřívat předměty umístěné na jejím povrchu.
Význam této metody spočívá v tom, že zevnitř je planeta zahřívána horkým magmatem a půda ji neumožňuje zamrznout. Výslednou tepelnou energii využívá geotermální topný systém založený na speciálním tepelném čerpadle.
Topení můžete získat z tepla Země díky tepelnému čerpadlu
Probíhá následující proces:
- Tepelné čerpadlo je instalováno na povrchu.
- V zemi je vyvrtán otvor, do kterého je spuštěn výměník tepla.
- Podzemní voda procházející čerpadlem se ohřívá a poté se používá pro domácí a průmyslové účely..
Pomocí tepelného čerpadla je možné převést 1 kW elektřiny na 4–6 kW tepelné energie
Hlavní výhodou systému je poměr elektrické energie a přijímaného výkonu - 1 až 4 až 6 kW. Například při použití konvenčních klimatizačních jednotek to vyjde 1: 1. Instalace se proto bude moci v krátké době splatit.
Vlastnosti
Vlastní vytápění domu ze země má určité potíže, o kterých budeme diskutovat níže:
- Začínají výrobou těžební šachty. Jeho výpočet se provádí samostatně pro každý konkrétní případ s přihlédnutím k:
- klima v oblasti;
- druh půdy;
- charakteristika struktury zemské kůry v dané oblasti;
- topná plocha.
Na fotografii - základem geotermálního vytápění domu je hluboká studna a tepelné čerpadlo
Typicky se hloubka pohybuje mezi 25-100 m.
- V další fázi se potrubí spustí do hlavně, která musí absorbovat teplo ze střev a dodávat jej do čerpadla, což zvyšuje teplotu chladicí kapaliny v topném systému.
Rada: je lepší pracovat s asistentem, protože trubky jsou často poměrně velké hmoty.
V létě může být vytápění pomocí energie ze země provozováno jako klimatizace. Proč je aktivován zpětný mechanismus. Během provozu začne výměník tepla odebírat chladicí energii.
Pohledy
Pro ekologický a efektivní systém existují tři hlavní možnosti:
| Spodní vody | V tomto případě se tepelná energie podzemní vody umístěné ve velkých hloubkách používá k vytápění budovy. Má poměrně vysokou teplotu, takže ho tepelné čerpadlo zvyšuje a ohřívá. Poté se voda z tepelného výměníku vzdá většiny dostupné energie. |
| Nemrznoucí směs | Tato metoda vyžaduje další náklady.Nádrž s nemrznoucí směsí je spuštěna do hloubky 75 ma níže, jejíž cena je poměrně vysoká. Když se zahřeje, zvedne ho tepelné čerpadlo k tepelnému výměníku. Po uvolnění tepla protéká nemrznoucí směs zpět do nádoby. |
| Voda | Tato metoda nevyžaduje vybavení pozemního dolu. Takové vytápění domu ze země je vhodné, pokud existuje východ do nádrže. Horizontální sondy jsou umístěny z výměníku tepla podél dna nádrže, což pomáhá převádět teplo vody. |
Druhy geotermálního vytápění
Výhody geotermálního vytápění
Nyní zjistíme, jaké výhody mají tyto systémy a zda budou schopny uspokojit naše požadavky:
- Tepelná energie se uvolňuje několikanásobně více než spotřeba elektrické energie pro provoz čerpadla.
- Neexistují žádné škodlivé emise, takže vytápění venkovského domu ze země je ekologickým způsobem.
- Systém potřebuje pouze elektřinu, aby fungoval. Použití chemikálií a paliv není nutné.
- Během provozu nehrozí nebezpečí výbuchu nebo požáru.
- Správná instalace topného systému zaručuje provoz bez technické podpory po dobu asi 30 let.
Jak samostatně využívat teplo Země k vytápění domu
Vlastní instalace geotermálního vytápění
Okamžitě je třeba říci, že vytápění domu energií Země bude vyžadovat okamžitou velkou investici finančních prostředků. Lví podíl půjde na uspořádání důlní šachty.
Tip: Nejdražší součástí tepelného čerpadla je kompresor. Pokud problémy nechcete, nekupujte je od čínské továrny. Lepší je použít Danfoss nebo Copeland (nejlépe ne z Číny).
Doporučujeme také místo podlahových topení použít podlahové vytápění. Můžete tedy občas snížit návratnost investic. Rovněž je třeba vzít v úvahu roční zvýšení sazeb za tradiční zdroje energie, přičemž geotermální systém vytápění domu zároveň pomůže vyhnout se cenovým skokům.
Uvnitř domu vám nic nebude připomínat, že používáte zemní vytápění. Hlavní část schématu - studna a výměník tepla, budou skryty pod zemí. Je pouze nutné vyhradit malé místo pro zařízení, například v suterénu, které generuje tepelnou energii.
Konstrukce tepelného čerpadla
Zařízení umožňuje nastavit teplotu a dodávat tepelnou energii. Pokyny pro instalaci topného systému v domě se neliší od tradiční metody, takže v ní nejsou žádné zvláštnosti.
Instalace systému
Geotermální vytápění venkovského domu ve fázi uspořádání vyžaduje solidní investice. Vysoké celkové náklady na systém jsou do značné míry způsobeny velkým množstvím pozemních prací spojených s instalací topného okruhu.
Postupem času se finanční náklady vyplácejí, protože tepelná energie použitá během topné sezóny se získává z hlubin země s minimální spotřebou energie.
Instalace horizontálního výměníku tepla pro geotermální topný systém
K zajištění vytápění domu teplem Země je nutná instalace systému
:
- hlavní část by měla být umístěna pod zemí nebo na dně nádrže;
- v samotném domě je instalováno pouze dostatečně kompaktní zařízení a je položen radiátor nebo okruh podlahového vytápění. Zařízení umístěné uvnitř domu umožňuje regulovat úroveň ohřevu chladicí kapaliny.
Jak vypadá geotermální zařízení v domácnosti
Při návrhu vytápění využívajícího zemské teplo je nutné rozhodnout o možnosti instalace pracovního okruhu a typu kolektoru.
Existují dva typy sběratelů
:
- Vertikální - ponoří se do země na několik desítek metrů. Chcete-li to provést, v krátké vzdálenosti od domu musíte vyvrtat několik studní. Do jamek je ponořen obrys (nejspolehlivější možností jsou zesítěné polyethylenové trubky).
- Nevýhody: Velké finanční náklady na vyvrtání několika otvorů v zemi s hloubkou 50 metrů.
Výhody: Umístění podzemního potrubí v hloubce, kde je stabilní teplota země, zajišťuje vysokou účinnost systému. Vertikální kolektor navíc zabírá malou plochu půdy.
- Horizontální. Použití takového kolektoru je povoleno v oblastech s teplým a mírným podnebím, protože hloubka zamrznutí půdy by neměla přesáhnout 1,5 metru.
- Nevýhody: Nutnost využívat velkou plochu webu (hlavní nevýhoda). Po položení obrysu nelze tento pozemek použít pro zahradu nebo zeleninovou zahradu, protože systém pracuje s uvolňováním chladu při přepravě chladiva, což způsobí zamrznutí kořenů rostlin.
Výhody: Levnější práce na zemi, kterou lze dokonce provádět sami.
Horizontální a vertikální typ kolektoru
Geotermální energii lze získat položením horizontálního geotermálního okruhu na dno bezmrazové nádrže. To je však v praxi obtížné realizovat: nádrž může být umístěna mimo soukromé území a poté bude nutné koordinovat instalaci výměníku tepla. Vzdálenost od vyhřívaného objektu k nádrži by neměla být větší než 100 metrů.
Důležité! Okolní teplota kolektoru nesmí klesnout pod + 5 ° C. Horní část kolektoru, která je v kontaktu s mrazivou půdou, musí být chráněna tepelnou izolací, aby nedošlo ke ztrátě tepelné energie.
Odrůdy geotermálních systémů
Existuje několik typů těchto topných systémů. Všechny se liší pouze ve výměníku tepla. Jeho volba závisí na charakteristikách lokality a některých nuancích oblasti.
- Horizontální výměník tepla používá se k vytápění pouze v přítomnosti velké plochy, kde není zeleninová zahrada nebo ovocný sad. Pokud chcete poskytnout tepelnou energii pro venkovský dům o rozloze 200 m², velikost pozemku musí být minimálně 600 m². Trubky jsou umístěny v připravených zákopech pod bodem mrazu země. Přirozeně se tato hloubka může lišit v závislosti na regionu.
- Vertikální výměník tepla pomáhá šetřit místo. Je možné instalovat takové zařízení při zachování krajiny oblasti. Vrtné zařízení se používá k prohloubení sond, což činí použití tepelných čerpadel nákladným. Je důležité si uvědomit, že hloubka studny je asi 100 m a průměr není větší než 150 mm.
- Některé výměníky tepla jsou umístěny ve vodním sloupci... Tato možnost vytápění je považována za nejekonomičtější, ale je vhodná pouze pro ty lidi, jejichž dům se nachází ve vzdálenosti 100 m od nejbližší nádrže. V tomto případě bude možné využít tepelnou energii vody. Proto jsou všechna potrubí položena přímo na dno jezera nebo rybníka s minimální hloubkou 2,5–3 m. Plocha nádrže by měla být minimálně 200 m².
Pro mnoho lidí je těžké si vybrat. Abychom se nemýlili, stojí za to zvážit finanční možnosti a některé vlastnosti pozemku. Pokud je vedle domu nádrž, která splňuje všechny výše uvedené požadavky, bude možné geotermální vytápění organizovat vlastními rukama. navíc povolení používat tepelná čerpadla a pracovat nebude to vyžadováno od žádných úřadů. Pokud mluvíme o použití jiných systémů, pak vertikální výměník tepla bude vyžadovat značné finanční investice a pro horizontální - hodně neobsazené půdy.
Umístění výměníku tepla
Umístění vnitřního obvodu je stejné pro všechny typy čerpadel. Vnější obrys však může být vodorovný a svislý. Svislé studny mohou nebo nemusí proniknout do nádrže s vodou. A vodorovné výměníky tepla jsou položeny na dně nádrží nebo v jámách v hloubce nejméně 1 metr.
Hloubka vertikálních kolektorů dosahuje 100–200 m. V takové hloubce má Země po celý rok stejnou teplotu. Pro zachování krajiny je z jednoho bodu vyvrtáno několik studní pod různými úhly. Vnější obrys je nainstalován v jamkách. Struktura může trvat až 100 let.
Důležité! Pro instalace voda-voda jsou vyvrtány dvě vertikální studny - pro přívod a odvod vody.
Horizontální výměníky tepla jsou položeny v hloubce pod bodem mrazu půdy. Plocha vodorovných kolektorů by měla být 3krát větší než plocha domu. Z tohoto důvodu je objem výkopu značný. Kromě toho lze potrubí pokládat ve vzdálenosti nejméně 1,5 m od stromů. Pokud je výměník tepla umístěn v jezírku, nedochází k žádným pracným výkopovým pracím.
Odhadované náklady a návratnost systému
Pořizovací a instalační náklady na zařízení závisí na typu tepelného čerpadla, vlastnostech tepelného výměníku a kapacitě instalace.
Cena čerpacího zařízení závisí na jeho výkonu:
- Jednotka s kapacitou 4-5 kW bude stát 3-7 tisíc dolarů (195-455 tisíc rublů).
- Zařízení s kapacitou 5-10 kW se prodává za 4-8 tisíc dolarů (260-520 tisíc rublů).
- Čerpadla s kapacitou 10-15 kW budou stát 5-10 tisíc dolarů (325-650 tisíc rublů).
Náklady na instalaci dosáhnou 20–40% nákladů na zařízení. Navzdory značným počátečním nákladům budete během provozu systému schopni ušetřit, protože energetické zdroje jsou zcela zdarma. Všechny náklady se vyplatí během prvních 4–8 let provozu systému u domu o rozloze 100–150 čtverců.
